饱和器和饱和气压.docx

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饱和器和饱和气压

科学探究的课堂教学设计方案

课题名称

饱和汽与饱和汽压

课型

探究课

设计者单位

南京市第一中学

姓名

孙志华

教学设计思路

1．教学内容的选择

科学探究有实验探究与理论探究两种方式．实验探究是用实验的手段在一定的程序下对未知规律的探索．理论探究是根据物理现象，应用已知的理论知识推理得到新的规律．

理论探究与实验探究类似，也有一定的探究程序与探究方法．选择本节课，其主要目的是帮助学生进一步明确理论探究的基本方法，掌握理论探究的基本要点．

2．重点分析

《新课标》指出：

“一个课题究竟需要强化哪一个要素，应该根据探究课题的特征、学生循序渐进的要求进行合理和全面规划，看起来一节课似乎只突出了某一两个要素，而实际上不同的课题分别突出了不同的要素，学生所得到的是深入和全面的发展”，因此我们的课堂教学并不要求把科学探究的所有要素在每堂课中一一呈现，而是根据课题的特点有所侧重．

“教学中对学生探究行为的设计是提高探究能力的关键……要提高猜想与假设的能力，就要让学生去假定、去解释”，“猜想与假设是科学结论的先导，如果猜想与假设一旦能得到实验结果的支持，它就可能发展成为科学结论”，影响饱和汽压的因素可以从微观角度加以分析．

因此，本节课的重点是：

科学猜想与假设方法的指导；

理论探究过程的体验．

教学目标

（一）知识与技能

1．知道汽化及汽化的两种方式及其特点．

2．理解饱和汽与饱和汽压，能从分子动理论的角度解释有关现象．

3．理解空气的绝对湿度和相对湿度．

4．了解湿度计的原理，并学会读数．

（二）过程与方法

1．学习科学猜想与假设的基本方法．

2．体验理论探究的物理过程．

3．体验人对湿度的感受．

4．尝试用所学知识解释有关现象．

（三）情感、态度与价值观

1．通过探究过程学习科学探究方法，激发探究热情，体验获得成功的快乐．

2．通过本节课学习，感知人和自然的和谐统一，培养人与自然的情感．

教学重点

科学探究的猜想与假设，理论探究的过程．

教学难点

理论探究的方法，从分子动理论的角度解释有关饱和汽问题．

教具

长颈烧瓶、热水、抽气机、干湿泡湿度计．

教学流程

教学过程

教学进程

教学过程与师生互动

教学设计思想

汽化现象

师：

前两天接连下雨，人的心情很糟糕，今天终于放晴了，心情也舒畅了，谁知道今天的天气怎样

生：

多云，最高温度27℃左右．

师：

天气预报除了会预报气温之外，有的还会预报哪些天气指标

生：

紫外线指数，空气湿度等．

师：

这些指标都会对我们人体产生相应的影响，与我们的生活是密切相关的．比如：

冬天，我们都会擦护手霜来防止手开裂，夏天手不会开裂，那为什么冬天我们的手容易开裂呢

生：

天气干燥．

师：

天气的干燥与潮湿跟空气中所含水蒸气的多少有关，在物理学上我们用空气的湿度来反映天气的干燥与潮湿程度，在学完这一节之后，我们将对空气的湿度有一个初步的认识．既然天气的干燥与潮湿跟空气中所含水蒸气的多少有关，那么空气中的水蒸气是从哪里来的呢

生：

蒸发来的．

师：

蒸发现象是我们学过的物态变化中的哪一类呢

生：

汽化．

师：

下面我们来回顾一下初中学过的有关汽化方面的知识．

（教师在课件上显示如下问题：

1、什么样的过程是汽化

2、汽化的两种方式）

（教师板书：

一、汽化：

蒸发与沸腾）

师：

请大家对照表格回想一下蒸发与沸腾这两个汽化过程有哪些相同点又有哪些不同点呢

（教师在课件上显示如下表格：

）学生对照表格逐一回答

（教师在课件上显示答案：

）

（学生在回答上述问题时，教师穿插着再引导学生回答下列问题）

师：

谁来描述一下水沸腾时你看到的现象

生：

水沸腾时，在水的表面和内部都发生着汽化现象，并且看到水中有大量的气泡从水的内部升到水面，最终破裂．

师：

液体沸腾现象的发生需要达到沸点，液体的沸点会变化吗

生：

会的．会随着液体上方的气压变化而变化．

师：

我手边有一个烧瓶，向里面倒入适量的热水，待水面平静后，你看到水沸腾了吗

生：

没有．

师：

你的依据是什么

生：

没有看到气泡产生．

师：

我这边还有一个装置，当我把它接通电源，将其靠近一张纸片，请注意观察现象．

（教师演示）学生观察

师：

你们看到了什么现象

生：

纸被吸上来了．

师：

这个现象说明了这个装置有怎样的功能

生：

能吸气．

师：

现在将这个装置通过细管连接到烧瓶，并且将烧瓶的塞子塞紧，接通电源，请大家注意水中发生的现象．

（教师演示实验，学生注意观察长颈烧瓶中的热水）

师：

你们看到什么现象

生：

水沸腾了．

师：

你看到我给水加热了吗

生：

没有．

师：

水怎么会沸腾呢这个现象说明了什么呢

生：

这说明了水的沸点跟水面上方的气压有关．当水面上方的气压减小时，水的沸点降低，这时水的实际温度高于沸点，于是水便重新沸腾了．

师：

很好，请大家看教材42页图，根据这张图我们可以很清楚的看出水的沸点与水面上方气压的关系，即随着水面上方气压的升高，水的沸点也逐渐升高，成非线性变化．

由身边的现象引入课题，生动、真实，引发学生对生活的关注，体会物理与生活的紧密联系

温故知新，

复习的同时为后面对宏观现象的微观解释做铺垫

观察与思考能力的培养

为后面从饱和汽压的角度解释埋下伏笔

敞开容器中水的蒸发现象微观解释

所有这一切都是我们从宏观角度认识的蒸发和沸腾现象，那它们发生的微观本质又是怎样的呢下面我们就以蒸发为例来探寻其中的奥秘．

承上启下

师：

一个敞开的容器中盛有适量的水，水是会发生蒸发现象的，而蒸发是水从液态变成气态的过程，你从微观角度如何解释这一过程是怎么发生的呢

生：

液体表面的分子克服内部分子的束缚冲入空气，成为气体分子．

师：

是不是液体表面所有的分子都冲出来了

生：

不是的．只有那些分子动能较大的液体分子才能冲出．

师：

随着气体分子数的增多，液体中所有分子的平均动能会变吗

生：

会的，会变小．

师：

随着液体中所有分子的平均动能减小，从宏观上看蒸发的液体温度会怎么变

生：

液体温度降低．

师：

如果用n出代表单位时间内从液体中冲出的分子数，请比较初温分别是20℃和70℃的水开始蒸发时n出的大小．

生：

70℃的大．因为初温高的，液体表面动能大的分子数就较多，冲出的分子数也就多，所以n出就大．

用问题引领教学过程

由此可以看出n出的大小由液体的温度T决定．

（教师板书：

）

及时小结

师：

蒸发现象开始阶段，有少量的气体分子进入空气，这时会不会有一些气体分子又进入液体表面呢

生：

有．比如由于它靠液面比较近，受液体内分子的吸引而进入液体，甚至是被其他气体分子撞进去的．

师：

随着时间的推移，上面的气体分子数越来越多，单位时间内进入液体的分子数是多了还是少了

生：

多了．

师：

如果用n入代表单位时间内进入液体中的分子数，你觉得这个值的大小主要跟什么有关

生：

气体分子数密度．随着气体分子数密度的变大而变大．

层层设问，引导学生发现规律

（教师板书：

）

小结

师：

如果蒸发进行到某个状态时，我用手给水面上方扇扇小风，假设将气体分子全部赶走，这时宏观表现的蒸发现象是变快了，还是变慢了

生：

变快了．因为宏观上的蒸发现象更关注的是液态变成气态，即单位时间内变成气体分子的净个数，即n净=n出—n入，当在某个状态赶走所有气体分子时，n净增大，宏观表现为蒸发加快．

自主探究

饱和汽与饱和汽压概念的建立

师：

如果在容器上方加个盖子，水的蒸发又会呈现怎样的特点呢

生：

开始时n入

师：

这个时候单位时间内冲出到空气中的分子数与从空气中进入到液体中的分子数相等，这就很像中午12点到必胜客吃饭，外面排了很长的队，当从里面出来一桌人时才会再放进去一桌人，这样做的原因是因为店内只能容纳下一定数量的人，即人数达到了饱和．同样的，这时上方的气体也达到了饱和状态，我们把这样的气体称为饱和汽，没有饱和的气体称为未饱和汽．

（教师板书：

二、饱和汽与饱和汽压

1、未饱和汽——→饱和汽）

师：

根据刚才的分析，随着气体的状态越来越接近饱和状态，宏观表现出的蒸发速度是如何变化的

生：

越来越慢．

师：

到了饱和状态时，n入=n出，我们说这时达到了动态平衡，从宏观角度看，蒸发停止了．

由旧知获取新知，教师引导学生自主分析

猜想与假设影响饱和汽压的因素，并进行理论探究

师：

结合前面的学习请大家从微观的角度思考一下影响饱和汽压的因素会是哪些呢

（教师板书：

2、影响饱和汽压的因素）

生：

1、气体分子的平均动能2、气体分子数密度．

师：

与之相对应的宏观量分别又是什么

生：

温度、体积．

师：

下面我们就从微观的角度来看看这两个宏观量对饱和汽压有什么样的影响．由于可能影响的因素是两个，要研究这两个因素分别对饱和汽压的影响作用时，我们要采用怎样的研究方法

生：

控制变量法．

师：

当气体达到饱和状态时，保持气体体积不变，升高液体温度，这时n出怎么变

生：

变大了．

师：

原来的平衡还能维持下去

生：

破坏了平衡．

师：

随着气体分子数的增加，气体分子数密度如何变化

生：

变大．

师：

这会导致n入怎么变

生：

也变大．

师：

最终的结果会是怎样

生：

恢复平衡．

师：

这时气体达到了新的饱和状态，气体的分子平均动能与初始状态比变得怎样了

生：

因为温度升高了，所以气体的分子平均动能变大了．

师：

气体的分子数密度呢

生：

也变大了．

师：

这时气体的饱和汽压与刚才相比如何变化

生：

变大了．

理论探究的引导

（教师板书：

（1）①

）

小结

师：

当气体达到饱和状态时，保持液体温度不变，增大气体体积，这时n出和n入的变化情况怎样

生：

n出不变，n入这时变小，平衡被破坏．

师：

这势必导致气体分子数会逐渐增加，增加的最终结果会是怎样的

生：

n入逐渐变大，最终恢复平衡．

师：

这时气体达到了新的饱和状态，气体的分子平均动能与初始状态比变得怎样了

生：

不变，是一定值．

师：

气体的分子数密度呢

生：

不变．因为温度一定，这就决定了n出一定，考虑到最终达到新的平衡时n入=n出，所以n入和初始饱和状态时的相等，这也就反映出气体的分子数密度也和初始的饱和汽状态的气体分子数密度相同，即温度一定时，气体分子的平均动能一定，气体的分子数密度也一定．

师：

这时气体的饱和汽压与刚才相比如何变化

生：

不变．

学生自主理论探究

（教师板书：

②

）

小结

由此可知：

饱和汽压与饱和汽体积无关，只与温度有关，随温度的升高而变大．

总结

实验检验

刚才我们是从微观理论的角度进行了分析，推理的正确与否需要实验来说明，考虑到水银有毒，所以我们把前人研究的实验拿来作为检验逻辑推理正确与否的依据．

（教师板书：

（2）实验检验），学生结合课件中展示的前人所做实验现象进行分析

加深学生对“实践是检验真理的唯一标准”的认识

探究水沸腾时沸点随水面上方气压变化的原因

师：

现在我们知道了饱和汽压只与温度有关，是线性关系吗请大家看教材43页图，从图中我们可以看出水的饱和汽压随温度的升高而变大，是一种非线性的单调关系．请大家找出图中温度为100℃时水的饱和汽压．

生：

105Pa．

师：

我们再对照着教材42页图找出水沸腾时当沸点为100℃时水面上方的气压．

生：

也是105Pa．

师：

它们之间有联系吗大家还记得水沸腾时的现象吗

生：

大量的气泡从水中出来到达水面破裂．

师：

其实气泡中的水蒸气已经饱和了，从这两幅图来看，反映出要想使气泡在水面破裂必须使气泡内水蒸汽的饱和汽压等于水面上方的外界气压，因此我们可以得出水发生沸腾时的压强条件是水的饱和汽压等于水面上方的气压．

知识的延伸与拓展

由此我们也不难看出如果外界气压升高，则水要发生沸腾必须提高水的饱和汽压，要提高水的饱和汽压就必须提高水的温度，因此这就不难解释为什么水面上方的气压升高，水发生沸腾的温度（沸点）会升高了．

与前面水的沸点实验呼应

当然饱和汽压还跟液体种类有关，例如20℃时，乙醚的饱和汽压为×104Pa，水为×104Pa，水银为×10-1Pa，所以水银气压计中水银柱上方的空间可以看成是真空．

（教师板书：

——温度、液体种类）

在这里需要说明的是在实际问题中，水面上方不只有水分子，还有空气中其他各种气体的分子，这里说的饱和汽压指的只是空气中水蒸气的分气压．

空气的湿度

师：

前面我们提到空气中水蒸气的含量会影响到空气湿度，那空气湿度如何表示呢在我们物理学上用空气中所含水蒸气的压强来表示空气的绝对湿度．

（教师板书：

三、空气的湿度1、绝对湿度）

师：

白天的温度是20℃，水蒸气的压强为×103Pa；夜间的温度是10℃，水蒸气的压强为×103Pa．按照定义这两种情况下空气的绝对湿度是一样的，在你的印象当中，你觉得白天和夜间哪个更显得潮湿些

生：

夜间．

师：

说明绝对湿度与我们人体对周围环境的感受并不相符，为了寻求一致，这就需要引入一个新的物理量来表示空气的湿度．按照我们平常的经验，当你体内的水分蒸发很快时，你感觉周围环境是干燥的，还是潮湿的

生：

干燥．

师：

刚才我们对密闭容器内的水蒸发现象进行了分析，我们知道当气体状态越远离饱和状态则蒸发越快，气体压强也越小．如果只告诉你某时周围空气中的水蒸气压强是多少的话，你能判断出此时你体内水分的蒸发是快还是慢呢

生：

不知道．

师：

你还需要知道什么条件才能判断

生：

在该时刻的水的饱和汽压．

师：

假设白天20℃水蒸气的饱和汽压是×103Pa，夜晚10℃水蒸气的饱和汽压是×103Pa，这时你判断的结果是什么

生：

白天干燥，夜晚潮湿．

师：

因此影响人们对干爽与潮湿感受的主要因素不在于空气中水蒸气的压强，而在于这一压强与同温时水的饱和汽压的差距来反映的，于是人们定义了一个新的物理量——相对湿度，即

，相对湿度越大，人感觉越潮湿．

（教师板书：

2、相对湿度）

师：

前面我们提到过气体的压强跟气体分子的平均动能和气体分子数密度有关，在同温下，气体分子的平均动能相同，这时相对湿度的表达式又可以理解为实际的水蒸气分子数密度与同温下水的饱和汽分子数密度的比值．

（教师在课件上呈现下列问题，要求学生结合这节课所学知识回答：

问题：

1、夏天快要下雷阵雨前，我们总是感到身上粘粘的，这是什么原因造成的

2、连绵的阴雨天，洗了的衣服不容易干，为什么）

学生思考并回答问题

由学生的切身感受引出新的问题，激发学生的注意

让学生运用本节课所学的知识解释身边的现象，再次感受物理与生活的联系

湿度计

师：

刚才空气的湿度都是通过人的主观判断得到的，人的判断往往带有主观性，怎样做到客观呢有没有什么工具可以测量空气湿度呢这就是我下面要介绍给大家的测量空气相对湿度的仪器——湿度计．

（教师板书：

四、湿度计）

师：

湿度计分好几种，有干湿泡湿度计、毛发湿度计还有传感器做成的湿度计，在这里我只介绍一下干湿泡湿度计．

（教师展示干湿泡湿度计）

师：

它由两枝校准好的温度计制作而成，其中一枝温度计的玻璃泡裸露在空气中，测量的是环境温度，而另一枝温度计的玻璃泡用棉纱裹着，棉纱又浸泡在水中，由于毛细现象，水就会与玻璃泡接触，蒸发吸热制冷，这枝温度计的读数会比周围环境的温度低．

学生注意教师的介绍

师：

这两枝温度计的读数相差越大，反映出周围环境是越干燥还是越潮湿

生：

干燥．

师：

相对湿度是越大还是越小

生：

越小．

师：

如何读数呢下面我来介绍读数的方法给大家，回去后，你们也可以用湿度计给自己家里测测．

（教师介绍湿度计的读数方法）学生注意教师的介绍

课堂探究延伸

师：

最近全球都在积极应对甲型H1N1流感病毒的侵袭，防控形势十分严峻．最近我上网看到一篇报道，说美国在今年早些时候研究发现流感与空气湿度有关，而且当绝对湿度高时，流感病毒存活期短，传染率低．请你依据这一研究成果回去思考这样两个问题：

1．你打算如何提高空气中的绝对湿度

2．依据这一研究成果，你预计今年的七八月份甲型H1N1流感病毒疫情的扩散速度是会加快呢，还是会减慢呢

结合当前社会热点问题，激发学生探究兴趣，体现时代性

板书设计：

饱和汽与饱和汽压

一、汽化：

蒸发与沸腾

二、饱和汽与饱和汽压

1、未饱和汽————→饱和汽

2、影响饱和汽压的因素——温度、液体种类

（1）①

②

（2）实验检验

三、空气的湿度

1、绝对湿度

2、相对湿度

四、湿度计